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(共11张PPT)
半导体的导电性
2023/3/9
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半导体的导电性
引言
一般来说，输运现象所讨论的对象是在电场、磁场以及温度场(或相应的温度梯度)作用下电荷和能量的输运问题，它具有广泛的实际意义。理论上，这是一个涉及内容相当广泛的非平衡统计问题．通过输运现象的研究可以了解载流子和晶格以及晶格缺陷相互作用的性质。
但在这一章中，我们主要只限于讨论弱电场和弱磁场下半导体中的电荷输运问题：电导、霍尔效应。只限于讨论具有球形等能面的抛物性能带、对载流子的运动可作准经典描述的简单情形，即可把载流子看作具有各向同性有效质量的经典粒子。
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引言
4.1 载流子的漂移运动 迁移率
4.2 载流子的散射
4.3 迁移率与杂质浓度和温度的关系
4.4 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系
4.5 玻尔兹曼方程 电导率的统计理论（自学）
4.6 强电场下的效应 热载流子
4.7 多能谷散射 耿氏效应
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载流子的漂移运动 迁移率
4.1.1 电导的微观理论
电导的宏观理论：欧姆定律
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电导的微观理论
欧姆定律的微分形式
电导率
载流子浓度
载流子运动速度
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重庆邮电大学微电子教学部
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4.1.2 漂移运动
半导体中在没有外加作用的时，载流子作无规则的热运动
在外加电场作用下，则作定向运动
设电子浓度为n，平均速度为v
则电流为
平均漂移速度
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运动
电子加速度
电子漂移速度
迁移率 (cm2/V·s, 取正值)
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半导体的电导率和迁移率
在半导体中有两种载流子：n，p
强n型，n>>p
强p型，p>>n
本征半导体
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半导体的电导率和迁移率
注意：
1）电子迁移率比空穴迁移率大。
（电子是在导带中，是脱离共价键可以在半导体中自由运动的电子；而空穴是在价带中，空穴电流实际上是代表了共价键上的电子在价键间运动时所产生的电流。在相同的电场作用下，电子平均漂移速度要大些）
2）在第一章中，电子移走所留下的空穴速度与电子速度相等，有效质量相等，符号相反，其速度指电子/空穴的运动速度，此处指平均漂移速度。
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半导体的电导率和迁移率
3）在不同的晶体材料中迁移率可在很大范围内变化。可从10到106cm2／V s数量级(例如在低温下零禁带半导体Hg1-xCdxTe中)。
4）在常见半导体中：迁移率通常在102－104cm2/V·s范围内。
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若沿x方向通以电流密度jx，沿垂直于电流的方向z方向施加磁场Bz，那么在垂直于电流和磁场的y方向上将出现横向电场。这个效应称为霍尔效应。
实验表明，在弱场范围内，横向电场正比于电流密度和磁场强度：
比例常数RH称为霍尔系数，横向电场Ey称为霍尔电场。

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